湛江海洋大學2003年攻讀碩士學位研究生入學考試

《傳熱學》（404）試卷

（請將答案寫在答題紙上，寫在試卷上不給分。本科目滿分150分）                         

一、填空題（每小題3分，共30分）

1、傳熱學是                        的科學。

2、灰體是指                                。

3、傅里葉定律的數(shù)學表達式是                           。

4、畢渥數(shù)Bi的表達式       ，努塞爾數(shù)Nu的表達式         ，

二者的差別是                    。

5、集總參數(shù)法的適用條件是                         。

6、在其它因素不變的情況下，流體的流速越大，則邊界層厚度   

            ，流體粘性系數(shù)越大，則邊界層厚度            。

7、沸騰換熱的推動力是                          。

8、凝結換熱有兩種形式，           凝結的表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)（即對流換熱系數(shù)）往往高于             凝結。

9、黑體輻射常數(shù)σ=5.67×10^-8的國際單位制單位為           。

10、穩(wěn)態(tài)導熱的第三類邊界條件用溫度表述的關系式為          。

二、簡答題（每小題8分，共48分）

1、試用傳熱學理論解釋熱水瓶的保溫原理。

2、一常物性，無內熱源的單層長圓筒壁，內、外半徑分別為r₁和r₂，其內、外表面分別維持均勻恒定的溫度t₁和t₂。試分別就t₁>t₂和t₁<t₂兩種情況，定性畫出壁內溫度分布曲線，并作簡要解釋。

3、簡述影響強制對流換熱的各因素。

4、試確定圖示的角系數(shù)Ⅹ_1，2，1為半球內表面，2為底面。

5、有一臺鋼管換熱器，熱水在管內流動，空氣在管束間作多次折流橫向沖刷管束以冷卻管內熱水。有人提出，為提高冷卻效果，采用管外加裝肋片并將鋼管換成銅管。請你評價這一方案的合理性。

6、請寫出牛頓冷卻公式，此公式中沒有時間參數(shù)，那么對于非穩(wěn)態(tài)問題，此式還適用嗎？

三、綜合題（任選做4題，每題18分，共72分）

1、有一氣體冷卻器，氣側對流換熱系數(shù)h₁=95 w/（㎡·k），板壁厚度δ=2.5mm，λ=46.5w/（m·k），水側對流換熱系數(shù)h₂=5800w/（㎡·k）。

（1）請計算每個環(huán)節(jié)的單位面積熱阻以及總傳熱熱阻，并指出此時增強傳熱應從哪個環(huán)節(jié)著手；（2）此設備運行一段時間后，如果在氣側積了一層1mm厚的灰垢[λ=0.116 w/（m·k）]，水側結了一層厚為0.5mm的水垢[λ=1.16 w/（m·k）]，其它條件不變，問此時總傳熱熱阻為多少？

2、兩塊面積為1×1㎡、間距為1m 的平行平板置于一個溫度為280K的大房間內。兩平板正面相對的兩表面的發(fā)射率和溫度分別為

ε₁=0.3,ε₂=0.8，T₁=840K，T₂=550K。不計平板相背的兩個面的換熱，（1）請畫出輻射換熱網絡圖；（2）試求每個板的輻射散熱量及房間所得的熱流量。（兩平板之間的角系數(shù)Ⅹ_1，2=0.2）

3、某冷卻設備必須每小時冷卻275kg的熱流體，使其由t₁′=120℃冷卻到t₁″=50℃。熱流體的比熱容C₁=3.044KJ/(Kg·K)。為了冷卻熱流體，每小時要用t₂′=10℃R 冷卻水1000Kg，水的比熱容C₂=4.187 KJ/（Kg·K）。如果要傳熱系數(shù)k=116.3 w/（㎡·K）。試分別求順流和逆流時所需的傳熱面積。

4、對于穩(wěn)態(tài)、無內熱源，常物性（且各向同性）的導熱問題

（1）請寫出三維直角坐標系中的導熱微分方程式。

（2）請寫出內部任意一節(jié)點用相臨節(jié)點表示的差分表達式

     （設Δx=Δy=Δz）

5、渦輪葉片在高溫燃氣中運行（設燃氣溫度恒定不變），為了使葉片平均溫度盡可能低以保證燃氣正常安全運行，在葉片中開有孔縫，冷卻氣流從中間流過。

（1）燃氣側與冷氣側的換熱應有什么樣的關系？

（2）燃氣側對流換熱系數(shù)應該大一些好，還是小一些好？

（3）冷氣側對流換熱系數(shù)應該大一些好，還是小一些好？你有何措施改變冷氣側的對流換熱系數(shù)？

希望用示意圖配合你對上述問題的討論。